膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-11 08:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 細(xì)胞或其他固形成分的料液時(shí)，也會(huì)在膜表面形成凝膠層。這種現(xiàn)象稱為 凝膠極化 (gel polarization) 44 膜分離過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題是膜污染(membrane fouling)，膜污染的主要原因來(lái)自以下幾個(gè)方面。 凝膠極化引起的凝膠層 。 溶質(zhì)在膜表面的吸附層 。 膜孔堵塞 。 膜孔內(nèi)的溶質(zhì)吸附 . 45 膜污染不僅造成透過(guò)通量的大幅度下降，而且影響目標(biāo)產(chǎn)物的回收率。為保證膜分離操作高效穩(wěn)定地進(jìn)行，必須對(duì)膜進(jìn)行定期清洗，除去膜表面及膜孔內(nèi)的污染物，恢復(fù)膜的透過(guò)性能。 46 膜的清洗一般選用 水、鹽溶液、稀酸、稀堿、表面活性劑、絡(luò)合劑、氧化劑和酶溶液 等為清洗劑。具體用何種清洗劑應(yīng)根據(jù)膜的性質(zhì)和污染物的性質(zhì)而決定，使用的清洗劑要具有良好的去污能力，同時(shí)又不能損害膜的過(guò)濾性能。 47 如果用清水清洗就恢復(fù)膜的透過(guò)性能，則不需使用其他清洗劑。對(duì)于蛋白質(zhì)的嚴(yán)重吸附所引起的膜污染，用蛋白酶 (如胃蛋白酶、胰蛋白酶等 )溶液清洗，效果較好。 48 ? 清洗操作是膜分離過(guò)程不可缺少的步驟，但清洗操作是造成膜分離過(guò)程成本增高的重要原因。因此，在采用有效的清洗操作的同時(shí)，得采取必要的措施防止或減輕膜污染。例如，選用高親水性膜或?qū)δみM(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理 (如聚砜膜用乙醇溶液浸泡 )，均可緩解污染程度。 ?此外，對(duì)料液進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理 (如進(jìn)行預(yù)過(guò)濾、調(diào)節(jié) pH值 )，也可相當(dāng)程度地減輕污染的發(fā)生。 49 如何防止膜污染以及開(kāi)發(fā)高效節(jié)能的污染清除技術(shù)是進(jìn)一步普及膜分離技術(shù)的關(guān)鍵之一。研究表明，膜分離過(guò)程存在 臨界操作壓力 ，在臨界壓力以下進(jìn)行膜分離操作，可長(zhǎng)時(shí)間維持較高的透過(guò)通量。降低對(duì)清洗操作的依賴程度，提高膜分離效率。 50 膜分離技術(shù)應(yīng)用中需注意的幾個(gè)問(wèn)題 ? 膜材料的選擇 ? ? 膜結(jié)構(gòu)選擇 ? 組件結(jié)構(gòu)選擇 ? 溶液 pH ? ?溶質(zhì)濃度，料液流速與壓力的控制 膜過(guò)濾應(yīng)用常識(shí)及注意事項(xiàng) 51 典型的膜分離技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域： 典型的膜分離技術(shù)有微孔過(guò)濾 (MF)、超濾(UF)、反滲透 (RO)、納濾 (NF)、滲析 (D)、電滲析 (ED)、液膜 (LM)及滲透蒸發(fā) ( PV)等。 52 53 um A RELATIVE SIZE OF COMMON MATERIAL 過(guò)濾對(duì)象 MOLECULAR WEIGHT 分子量 10 100 1000 10 4 10 10 5 100 1000 10 6 10 7 100 200 5,000 20,000 150,000 500,000 Aqueous salts 中水鹽份 Metal ions 金屬離子 Sugars 蔗糖 FILTRATION TECHNO LOGY 過(guò)濾方法 Pyrogens 熱源 Virus 病毒 Colloidal silica 膠體硅 Albumin protein 白蛋白 Bacteria 細(xì)菌 Carbon black 碳黑 Paint pigment 顏料色素 Yeast cells 酵母 Milled flour 面粉 Beach sand 海灘沙礫 Pollens 花粉 RO 反滲透 Ultrafiltration 超濾 Microfiltration 微濾 Particle filtration 一般過(guò)濾 THE FILTRATION SPECTRUM 過(guò)濾譜圖 NF 納濾 54 膜形態(tài) 推 動(dòng) 力 膜 過(guò) 程 應(yīng) 用 實(shí) 例 對(duì)稱 非對(duì)稱 復(fù)合 壓力差 反滲透 超 濾 微 濾 納 濾 氣體分離 海水淡化 超純水 / 白蛋白濃縮 前處理 / 終端過(guò)濾 醫(yī)藥 / 啤酒 氣體 / 蒸汽分離 * * * * * * * * * * * 電位差 電滲析 海水淡化 / 廢水 * 濃度差 濃度差 濃度差（分壓差） 濃度差＋化學(xué)反應(yīng) 滲析 控制釋放 滲透蒸發(fā) 液膜 人工腎 醫(yī)用 / 農(nóng)藥 無(wú)水乙醇 金屬分離 / 廢水 * * * * * * * 55 56 超濾技術(shù) 1. 超濾和超濾膜的特點(diǎn) 超濾技術(shù)始于 1861 年，其 過(guò)濾粒徑介于微濾和 反滲透之間，約 5～ 10 nm，在 ～ MPa 的靜壓 差推動(dòng)下截留各種可溶性大分子 ，如多糖、蛋白質(zhì) 、酶等相對(duì)分子質(zhì)量大于 500的大分子及膠體，形成 濃縮液，達(dá)到溶液的凈化、分離及濃縮目的。 57 超濾技術(shù)的核心部件是 超濾膜 ，分離截留的原理 為篩分，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過(guò)膜上的微 孔，而大于孔徑的微粒則被截留。膜上微孔的尺寸 和形狀決定膜的分離效率。 超濾膜均為不對(duì)稱膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纖維狀等。 58 超濾膜的結(jié)構(gòu)一般由 三層結(jié)構(gòu)組成 。 即最上層的 表面活性層 ，致密而光滑，厚度為～ ，其中細(xì)孔孔徑一般小于 10nm； 中間的 過(guò)渡層 ，具有大于 10nm的細(xì)孔，厚度一般為 1～ 10μm； 最下面的 支撐層 ，厚度為 50～ 250μm，具有50nm以上的孔。支撐層的作用為起支撐作用，提高膜的機(jī)械強(qiáng)度。 膜的分離性能主要取決于表面活性層和過(guò)度層。 59 中空纖維狀超濾膜的外徑為 ～ 2μm。特點(diǎn)是 直徑小，強(qiáng)度高，不需要支撐結(jié)構(gòu)，管內(nèi)外能承受 較大的壓力差。此外，單位體積中空纖維狀超濾膜 的內(nèi)表面積很大，能有效提高滲透通量。 60 制備超濾膜的材料主要有 聚砜、聚酰胺、聚丙烯 腈和醋酸纖維素 等。超濾膜的工作條件取決于膜的 材質(zhì)，如醋酸纖維素超濾膜適用于 pH = 3～ 8，三
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